面向无人机智能巡检的桥梁数字孪生系统需要集成与处理增量式的多模态数据,以支撑面向现实场景动态决策的高精度仿真需求。然而,现有数字孪生平台时空数据管理割裂、多模态数据融合不足、决策交互机制缺失,并未形成真正意义上的面向无...面向无人机智能巡检的桥梁数字孪生系统需要集成与处理增量式的多模态数据,以支撑面向现实场景动态决策的高精度仿真需求。然而,现有数字孪生平台时空数据管理割裂、多模态数据融合不足、决策交互机制缺失,并未形成真正意义上的面向无人机智能巡检的桥梁数字孪生系统。基于此,提出了一种融合IFC (Industry Foundation Classes)、知识图谱和游戏引擎的桥梁数字孪生系统。系统以基于IFC构建的知识图谱(IFC-graph)为核心的数据管理引擎,统一整合桥梁设计建造信息、无人机巡检规划所需的结构语义,以及巡检过程中获取的多模态感知数据(如点云、图像等),构建覆盖构件-子结构-区域等多空间尺度、支持全生命周期演化的增量式语义管理体系,并实现语义驱动下的高效信息检索与动态数据关联。在虚拟仿真层面,系统引入虚幻引擎构建高保真三维桥梁环境,精准复刻物理场景中的几何结构与环境要素,并通过与IFC知识图谱的双向联动机制,支持无人机路径规划、飞行策略模拟与多轮次巡检任务的交互式推演,能够真实还原飞行过程中的转向、避障与碰撞等复杂行为。基于上述系统框架,进一步提出一种融合构件语义的无人机巡检路径优化算法,有效提升路径规划的适应性与精度,实现面向关键构件的高分辨率检测。系统已在实际桥梁案例中完成部署与验证,结果表明:该方案具备良好的可扩展性与工程适用性,可为桥梁运维过程中的智能化分析与全生命周期管理提供新型解决思路与技术支撑。展开更多
现有相关工程与技术多关注建筑构件几何信息的映射,构件语义信息挖掘侧重于工程项目需要的单一信息,导致BIM(Building Information Modeling)数据在语义交互和智能分析中的潜力未被充分挖掘。该文提出一种基于知识图谱的BIM建筑构件语...现有相关工程与技术多关注建筑构件几何信息的映射,构件语义信息挖掘侧重于工程项目需要的单一信息,导致BIM(Building Information Modeling)数据在语义交互和智能分析中的潜力未被充分挖掘。该文提出一种基于知识图谱的BIM建筑构件语义信息提取方法,首先通过设计语义映射规则将IFC(Industry Foundation Classes)模型的实体、属性、物理信息转化为知识图谱,形成可用于语义分析的结构化语义网络,然后采用TransE嵌入模型对构建的BIM知识图谱进行嵌入学习,通过向量化表示增强信息提取能力。以某三层综合建筑楼为研究对象,提取并构建了包含996个BIM语义节点和2173条关系的知识图谱,进一步采用TransE模型进行语义信息嵌入,对提取结果进行验证。实验结果表明:知识图谱能有效提取BIM建筑构件语义信息,选取最优参数后进行TransE模型嵌入学习,实体语义成功率为97.27%,该方法能够精准捕捉建筑构件各类语义信息的关键内容,减少信息遗漏和提取错误,为BIM模型信息分析和决策提供了新思路。展开更多
建筑信息模型(BIM)以其多维模型和多源数据集成的优势,正成为推动公路设计行业创新和数字化转型的关键技术,以BIM模型作为设计交付成果已成为未来公路工程设计领域发展的必然趋势。然而,现阶段公路BIM模型的审查工作以人工手动肉眼审查...建筑信息模型(BIM)以其多维模型和多源数据集成的优势,正成为推动公路设计行业创新和数字化转型的关键技术,以BIM模型作为设计交付成果已成为未来公路工程设计领域发展的必然趋势。然而,现阶段公路BIM模型的审查工作以人工手动肉眼审查为主,存在效率低、易出错、主观性强等问题,难以适应三维数字化设计模式的审查需求。针对该问题,该文提出一种基于知识图谱的公路BIM模型自动审查方法,通过构建公路工程领域的知识图谱,涵盖公路设计标准规范、语义库、元结构等多维度知识,利用自然语言处理技术(NLP)对设计标准规范、条文的审查规则进行结构化处理,进而以IFC(Industry Foundation Classes)构件实体为对象,利用Cypher查询语言实现对公路BIM模型构件属性信息完整性、数据正确性和设计合规性的审查。结果表明:基于知识图谱技术的图数据库,可以为公路BIM模型设计成果审查提供技术方法,显著提升公路三维设计成果的质量和审查效率。展开更多
工业基础类(industry foundation classes, IFC)文件是建筑信息模型的数据存储和交互的标准通用文件,其难以直接被用于数据分析和数据挖掘。图数据在描述数据间复杂关联关系时具有天然的优势,被大量应用于对关联关系的分析和挖掘中。建...工业基础类(industry foundation classes, IFC)文件是建筑信息模型的数据存储和交互的标准通用文件,其难以直接被用于数据分析和数据挖掘。图数据在描述数据间复杂关联关系时具有天然的优势,被大量应用于对关联关系的分析和挖掘中。建立从IFC文件到图数据库的自动映射机制,将IFC文件中的实体及其关联关系一一映射至图数据库的节点和关系中,并分析该自动映射机制的完备性和基于图数据库的信息管理效率。映射得到的基于图数据库的施工信息模型被应用于施工离散事件仿真、施工进度网络分析和施工延迟分析中。分析结果表明,提出的自动映射机制能够完整地传递基于IFC标准的信息,映射效率满足施工过程中信息高效交互的需求,且基于图数据的信息管理效率也高于直接操作IFC文件的效率。在此基础上,通过具体工程中施工进度信息的关系利用和挖掘体现所提数据映射机制的优越性,结果表明所提数据映射机制提高了预制装配式建筑施工管理效率。展开更多
文摘面向无人机智能巡检的桥梁数字孪生系统需要集成与处理增量式的多模态数据,以支撑面向现实场景动态决策的高精度仿真需求。然而,现有数字孪生平台时空数据管理割裂、多模态数据融合不足、决策交互机制缺失,并未形成真正意义上的面向无人机智能巡检的桥梁数字孪生系统。基于此,提出了一种融合IFC (Industry Foundation Classes)、知识图谱和游戏引擎的桥梁数字孪生系统。系统以基于IFC构建的知识图谱(IFC-graph)为核心的数据管理引擎,统一整合桥梁设计建造信息、无人机巡检规划所需的结构语义,以及巡检过程中获取的多模态感知数据(如点云、图像等),构建覆盖构件-子结构-区域等多空间尺度、支持全生命周期演化的增量式语义管理体系,并实现语义驱动下的高效信息检索与动态数据关联。在虚拟仿真层面,系统引入虚幻引擎构建高保真三维桥梁环境,精准复刻物理场景中的几何结构与环境要素,并通过与IFC知识图谱的双向联动机制,支持无人机路径规划、飞行策略模拟与多轮次巡检任务的交互式推演,能够真实还原飞行过程中的转向、避障与碰撞等复杂行为。基于上述系统框架,进一步提出一种融合构件语义的无人机巡检路径优化算法,有效提升路径规划的适应性与精度,实现面向关键构件的高分辨率检测。系统已在实际桥梁案例中完成部署与验证,结果表明:该方案具备良好的可扩展性与工程适用性,可为桥梁运维过程中的智能化分析与全生命周期管理提供新型解决思路与技术支撑。
文摘现有相关工程与技术多关注建筑构件几何信息的映射,构件语义信息挖掘侧重于工程项目需要的单一信息,导致BIM(Building Information Modeling)数据在语义交互和智能分析中的潜力未被充分挖掘。该文提出一种基于知识图谱的BIM建筑构件语义信息提取方法,首先通过设计语义映射规则将IFC(Industry Foundation Classes)模型的实体、属性、物理信息转化为知识图谱,形成可用于语义分析的结构化语义网络,然后采用TransE嵌入模型对构建的BIM知识图谱进行嵌入学习,通过向量化表示增强信息提取能力。以某三层综合建筑楼为研究对象,提取并构建了包含996个BIM语义节点和2173条关系的知识图谱,进一步采用TransE模型进行语义信息嵌入,对提取结果进行验证。实验结果表明:知识图谱能有效提取BIM建筑构件语义信息,选取最优参数后进行TransE模型嵌入学习,实体语义成功率为97.27%,该方法能够精准捕捉建筑构件各类语义信息的关键内容,减少信息遗漏和提取错误,为BIM模型信息分析和决策提供了新思路。
文摘建筑信息模型(BIM)以其多维模型和多源数据集成的优势,正成为推动公路设计行业创新和数字化转型的关键技术,以BIM模型作为设计交付成果已成为未来公路工程设计领域发展的必然趋势。然而,现阶段公路BIM模型的审查工作以人工手动肉眼审查为主,存在效率低、易出错、主观性强等问题,难以适应三维数字化设计模式的审查需求。针对该问题,该文提出一种基于知识图谱的公路BIM模型自动审查方法,通过构建公路工程领域的知识图谱,涵盖公路设计标准规范、语义库、元结构等多维度知识,利用自然语言处理技术(NLP)对设计标准规范、条文的审查规则进行结构化处理,进而以IFC(Industry Foundation Classes)构件实体为对象,利用Cypher查询语言实现对公路BIM模型构件属性信息完整性、数据正确性和设计合规性的审查。结果表明:基于知识图谱技术的图数据库,可以为公路BIM模型设计成果审查提供技术方法,显著提升公路三维设计成果的质量和审查效率。
文摘工业基础类(industry foundation classes, IFC)文件是建筑信息模型的数据存储和交互的标准通用文件,其难以直接被用于数据分析和数据挖掘。图数据在描述数据间复杂关联关系时具有天然的优势,被大量应用于对关联关系的分析和挖掘中。建立从IFC文件到图数据库的自动映射机制,将IFC文件中的实体及其关联关系一一映射至图数据库的节点和关系中,并分析该自动映射机制的完备性和基于图数据库的信息管理效率。映射得到的基于图数据库的施工信息模型被应用于施工离散事件仿真、施工进度网络分析和施工延迟分析中。分析结果表明,提出的自动映射机制能够完整地传递基于IFC标准的信息,映射效率满足施工过程中信息高效交互的需求,且基于图数据的信息管理效率也高于直接操作IFC文件的效率。在此基础上,通过具体工程中施工进度信息的关系利用和挖掘体现所提数据映射机制的优越性,结果表明所提数据映射机制提高了预制装配式建筑施工管理效率。
